Vizuálně realistické modelování deformací dynamických objektů
| Thesis title in Czech: | Vizuálně realistické modelování deformací dynamických objektů |
|---|---|
| Thesis title in English: | Visually realistic modeling of dynamic objects deformations |
| Key words: | fyzika pevných těles, deformace, redukce modelu |
| English key words: | rigid body physics, deformation, model order reduction |
| Academic year of topic announcement: | 2011/2012 |
| Thesis type: | diploma thesis |
| Thesis language: | čeština |
| Department: | Mathematical Institute of Charles University (32-MUUK) |
| Supervisor: | Mgr. Jiří Boldyš, Ph.D. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 10.11.2011 |
| Date of assignment: | 11.11.2011 |
| Confirmed by Study dept. on: | 02.12.2011 |
| Date and time of defence: | 18.09.2013 00:00 |
| Date of electronic submission: | 02.08.2013 |
| Date of submission of printed version: | 02.08.2013 |
| Date of proceeded defence: | 18.09.2013 |
| Opponents: | doc. RNDr. Zbyněk Šír, Ph.D. |
| Advisors: | RNDr. Jaroslav Hron, Ph.D. |
| Guidelines |
| Náplní diplomové práce bude modelování pohybu a deformací reálných objektů. Přesnost modelování není prioritou, důraz bude kladen na subjektivně realistický vizuální vjem z výsledku. Studované metody budou aplikovány na modelu nákladního automobilu vyvíjeného pro počítačové hry, nicméně jsou aplikovatelné i ve filmovém průmyslu, nebo v automobilovém průmyslu při modelování procesů prostřednictvím virtuální reality. Pro modelování pohybu objektů lze využít již existující knihovny na detekci kolizí a na modelování pohybu pevných i nepevných těles (např. knihovna Bullet). Model lze sestavit pomocí jednoduchých tvarů (koule, kvádr, atd.) s jejich přirozenými fyzikálními vlastnostmi a dynamiku modelu lze simulovat řešením příslušných diferenciálních rovnic se započtením vlivu vazeb mezi nimi. Výhodou takového přístupu je snadný vývoj modelu, relativní fyzikální přesnost simulace a přímočaré modelování reálných objektů. Nevýhodou tohoto přístupu je, že nepočítá s modelováním deformace povrchu objektu.
Jiné nástroje napak s modelováním deformací počítají. Jedním z přístupů je modelování celého objektu pomocí uzlů a jejich spojnic nebo metodou konečných prvků. Výhodou těchto přístupů je možnost modelovat deformace a defekty a tím lepší vizuální vjem z modelu, nevýhodou je komplikovaný vztah modelu s fyzikálními atributy objektu. Výpočet deformací přímým přístupem přes řešení metodou konečných prvků vede na veliké systémy rovnic. Jedním ze způsobů jak urychlit řešení konkrétního problému je redukce modelu na podstatně menší systém, který však stále zachycuje dynamické chování původního problému. Cílem práce bude prostudovat metody redukce modelu a vybrat a případně analyzovat jeden postup vhodný pro aplikaci na simulátor nákladního automobilu. Úkoly práce: - vypracovat rešerši přístupů k modelování pohybu pevných těles s vazbami (s důrazem na knihovnu Bullet) - vypracovat rešerši přístupů k modelování deformací - vypracovat rešerši postupů redukce modelu (Model Reduction) na simulace deformací ať už pomocí konečných prvků nebo dynamických systémů - na základě vysledků rešerše, např. na základě článku [Dulong, Druesne, Villon], vyzkoušet na jednoduchém příkladě jednu z metod redukce modelu na MKP pro elastickou deformaci - vypracovat analýzu možností spojit modelování pevných těles a deformací povrchu objektů v jeden fyzikální engine |
| References |
| - Fyzikální engine Bullet, http://bulletphysics.org/
- Příklad fyzikálního engine využívající uzly a spojnice Rigs of Rods, http://www.rigsofrods.com/ - Erin Catto. Iterative Dynamics with Temporal Coherence. http://www.continuousphysics.com/ftp/pub/test/physics/papers/IterativeDynamics.pdf - David H. Eberly, Game Physics, Elsevier, 2004 - Gino van den Bergen, Dirk Gregorius, Game Physics Pearls, A K Peters, Ltd., 2010 - Morten Silcowitz-Hansen, Sarah Niebe and Kenny Erleben, A nonsmooth nonlinear conjugate gradient method for interactive contact force problems, The Visual Computer, Volume 26, Numbers 6-8, 893-901, 2010 - Jian Chang, Jian J. Zhang, Rehan Zia, Fast Vehicle Crash Modelling for Games, Conference in Games and Virtual Worlds for Serious Applications, 2009 - Jean-Luc Dulong, Frédéric Druesne, Pierre Villon, A model reduction approach for real-time part deformation with nonlinear mechanical behavior, Int. J. Interact. Des. Manuf. (2007) 1 |